Калибром называется бесшкальный измерительный инструмент, предназначенный для контроля (проверки) размеров, формы и взаимного расположения поверхностей детали.

В зависимости от формы контролируемой поверхности калибры разделяет на гладкие - для контроля деталей гладких цилиндрических соединений, шлицевые, конусные и специальные.

Предельные гладкие калибры предназначены для контроля наибольшего и наименьшего предельных размеров элемента детали. Калибры для контроля отверстий называют пробками (рис.1). Калибры для контроля валов называют скобами (рис.2).

Инструментом для контроля резьб являются резьбовые калибры - нормальные и предельные. Наружная резьба проверяется нормальным резьбовым кольцом или предельными резьбовыми скобами (рис.3), а внутренняя - нормальной резьбовой пробкой или предельной резьбовой пробкой (рис.4)

контроль резьба обработка деталь

Как гладкие, так и резьбовые предельные калибры применяют обычно при изготовлении большого количества одинаковых деталей и вообще в тех случаях, когда детали должны иметь точные размеры с определенными допусками.

2. Выбор стали

2.1 Требования к сталям для измерительного инструмента [2]

Хром обеспечивает одновременно удовлетворительную прокаливаемость с износостойкостью, а также повышает устойчивость ферритной фазы (т.е. является ферритизатором). Износостойкость обусловлена наличием в структуре растворяющихся при очень высокой температуре карбидов (Fe, Сr) ₃С. Количество хрома в сталях обычно колеблется в пределах от 0,9 до 1,5%. Дальнейшее повышение содержания хрома вызывает карбидную неоднородность, которая понижает механические свойства и обрабатываемость резанием.

Слабо карбидообразующий марганец повышает прокаливаемость инструментальной стали. Марганец вводится в легированные инструментальные стали в количестве до 0,9-1,2%, т.к. он увеличивает склонность к росту зерна. Кроме того, марганец является аустенизатором.

Вольфрам, хотя и понижает прокаливаемость (табл.1), значительно повышает износостойкость стали за счет увеличения в структуре количества и повышения твердости карбидов. Избыточные карбиды вольфрама также способствуют получению более мелкого зерна и, следовательно, лучших механических свойств (например, более высокой вязкости). Вольфрам, как и хром, является ферритизатором. ^[2]

Легирующие элементы влияют на температуру начала мартенситного превращения, и как следствие, на количество остаточного аустенита в закаленной стали. Большинство элементов снижает мартенситную точку и увеличивает количество остаточного аустенита (рис.6). Так в углеродистой стали с 0,9% С температура начала мартенситного превращения равна около 240°С (рис.5). Наличие хрома и марганца снижает эту температуру до 205°С (п.2.3 Характеристики стали 9ХВГ).

Все легирующие элементы уменьшают склонность аустенитного зерна к росту, кроме марганца и бора. Хром, молибден, вольфрам, ванадий, титан сильно измельчают зерно.

Также легирующие элементы замедляют процесс распада мартенсита. Это связано с тем, что процессы при отпуске имеют диффузионный характер, и большинство легирующих элементов замедляет карбидное превращение. Для получения одинаковых результатов сталь, легированную такими элементами, как хромом, молибденом, кремнием и др., нужно нагревать при отпуске до более высокой температуры или увеличивать продолжительность отпуска по сравнению с углеродистой сталью. ^[3]

2.3 Характеристики стали 9ХВГ ^[4]

Назначение - резьбовые калибры, лекала сложной формы, сложные весьма точные штампы для холодных работ, которые при закалке не должны подвергаться значительным объемным изменениям и короблению.

Температуры критических точек,°С

Химический состав, % (ГОСТ 5950-73)

Сталь поставляется в виде прутков и полос после отжига или высокого отпуска.

Твердость в состоянии поставки: не более HB 241 (HRC 23).

Сталь 9ХВГ: за эвтектоидная и имеет структуру [П+Ц], среднелегированная.

3. Основы теории термической обработки ^[3]

Термообработка - совокупность операций нагрева до определенной температуры, выдержки при этой температуре и последующего охлаждения металлических сплавов с заданной скоростью в твердом состоянии.

Цель термообработки: изменение свойств металла путем изменения структуры.

Виды термообработки

Отжиг - термическая операция, состоящая в нагреве металла, имеющего неустойчивое состояние в результате предшествовавшей обработки, и приводящая металл в более устойчивое состояние.

Цель отжига: перекристаллизация для измельчения зерна и получения структуры зернистого перлита. Эта структура обеспечивает низкую твердость, хорошую обрабатываемость резанием и лучшие свойства при последующей закалке. У некоторых заэвтектоидных сталей отжиг при определенных условиях устраняет карбидную сетку.

Существует 2 вида отжига. Если сплав не имеет фазовых превращений при нагреве, то такой отжиг называется отжигом первого рода, или нормализационным. Если у сплава есть фазовое превращение, то такая обработка тоже относится к отжигу, но классифицируется как отжиг второго рода или фазовая перекристаллизация.

Закалка - термическая операция, состоящая в нагреве на 30-50°С выше температуры превращения (Ас₁ для заэвтектоидных сталей и Ас₃ - для доэвтектоидных) с последующим быстрым охлаждением для получения структурно неустойчивого состояния сплава.

Цель закалки: получение мартенситной структуры, которая обладает высокой твердостью.

При медленном охлаждении аустенит распадается на [Ф+Ц]. С увеличением скорости охлаждения превращение происходит при более низких температурах и Ф-Ц смесь становится все более мелко дисперсной. Если же скорость охлаждения достигает критической скорости охлаждения (V_к на рис.9) и выделения цементита и феррита не происходит, то и распада твердого раствора не происходит, а аустенит (г-твердый раствор) превращается в мартенсит (пересыщенный твердый раствор углерода в б-железе).

Отпуск - нагрев закаленной стали ниже Ас₁ для уменьшения остаточных напряжений, созданных закалкой.

Виды отпуска:

Низкий отпуск - при температуре 100-250°С. Структура после отпуска - мартенсит отпуска.

Средний отпуск - при температуре 350-450°С. Структура - тростит.

Высокий отпуск - при температуре 450-650°С. Структура - сорбит.

Основные фазовые превращения стали.